一種上電清零和欠壓鎖定啟動(dòng)電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及集成電路領(lǐng)域，尤其涉及一種上電清零和欠壓鎖定啟動(dòng)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，上電清零和欠壓鎖定(UVL0)啟動(dòng)電路廣泛應(yīng)用在許多電子系統(tǒng)上，其作用在于，防止系統(tǒng)在上電時(shí)內(nèi)部狀態(tài)機(jī)存在不確定或不正常工作狀態(tài)，或者系統(tǒng)在建立穩(wěn)定狀態(tài)前承受強(qiáng)烈的瞬態(tài)沖擊等，導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)果不正確，甚或失效損壞。因此，理論上，系統(tǒng)開(kāi)機(jī)啟動(dòng)時(shí)都有必要上電清零，一般地，從簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的角度考慮，大多都會(huì)采用UVL0方式實(shí)現(xiàn)上電清零，以保持一個(gè)安全平穩(wěn)的啟動(dòng)過(guò)程。
[0003]電子系統(tǒng)一般會(huì)規(guī)定其最小安全工作電壓。當(dāng)電源供應(yīng)不足或電源發(fā)生故障時(shí)，電源電壓低于該閾值時(shí)，系統(tǒng)正常的工作參數(shù)可能未建立，或者是不可靠的，因此在這種條件下保持關(guān)斷靜默的狀態(tài)是有必要的，也就是一般意義上的UVL0狀態(tài)。通常情況下，電子系統(tǒng)內(nèi)部會(huì)建立輸入電壓檢測(cè)電路，以確認(rèn)輸入電壓是否進(jìn)入正常工作范圍內(nèi)，并輸出指示信號(hào)給主體控制部分，以判斷是否脫離清零復(fù)位模式，轉(zhuǎn)換到正常工作模式，因此規(guī)范了系統(tǒng)的正常工作電壓范圍。
[0004]另一方面，電子系統(tǒng)的工作電壓范圍也是可以靈活設(shè)定的。例如，系統(tǒng)在供電電壓上升的開(kāi)啟閾值可以高于系統(tǒng)在供電電壓降低的關(guān)斷閾值，形成一個(gè)大范圍的滯回。這樣的啟動(dòng)模式通常應(yīng)用在具有第二供電電源的系統(tǒng)中，系統(tǒng)在高出最小安全電壓一定的壓降后開(kāi)始啟動(dòng)，由于通常情況下電源供應(yīng)端都會(huì)帶有較大的去耦電容，去耦電容上的電荷可維持系統(tǒng)正常工作一定時(shí)間，而其電壓則在持續(xù)下降過(guò)程中，帶動(dòng)系統(tǒng)的自供電轉(zhuǎn)換并進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。
[0005]下面結(jié)合圖1所示的實(shí)施例，簡(jiǎn)要描述電子系統(tǒng)的上電啟動(dòng)過(guò)程。首先，輸入AC加電，經(jīng)過(guò)4個(gè)二極管整流，電容器濾波以后，得到一組帶小幅紋波的高壓直流電源Vbulk，此時(shí)，高壓直流電源Vbulk通過(guò)電阻101給電容102充電，控制/轉(zhuǎn)換器100內(nèi)的上電清零和UVL0啟動(dòng)電路105實(shí)時(shí)檢測(cè)電容102的正極電壓VDD(該電壓VDD同時(shí)也是控制/轉(zhuǎn)換器100自身的電源)，當(dāng)充電電壓VDD尚未上升到高于上電清零和UVL0啟動(dòng)電路105的啟動(dòng)閾值Vthh時(shí)，上電清零和UVL0啟動(dòng)電路105輸出的兩組信號(hào)UVL0L與UVL0H，去關(guān)斷控制/轉(zhuǎn)換器100的主體組件106及其輸出，這時(shí)整個(gè)系統(tǒng)都處于關(guān)斷狀態(tài)，控制/轉(zhuǎn)換器100的電流放電強(qiáng)度取決并等同于上電清零和UVL0啟動(dòng)電路105的電流消耗微弱程度；當(dāng)充電電壓VDD上升到高于啟動(dòng)閾值Vthh后，低、高壓輸出邏輯信號(hào)UVL0L與UVL0H翻轉(zhuǎn)，使主體組件106進(jìn)入正常工作狀態(tài)，系統(tǒng)完成啟動(dòng)，控制/轉(zhuǎn)換器100消耗電流增大，此后，電壓VDD改為主要由變壓器輔助繞組104和二極管103維持；當(dāng)系統(tǒng)電源關(guān)斷或發(fā)生某種故障，使電壓VDD降到低于上電清零和UVL0啟動(dòng)電路105的關(guān)斷閾值vthl時(shí)，低、高壓輸出邏輯信號(hào)UVL0L與UVL0H再次翻轉(zhuǎn)，控制/轉(zhuǎn)換器100的主體組件106及其輸出也再次被關(guān)斷，系統(tǒng)回復(fù)清零狀態(tài)，等待下一次啟動(dòng)。
[0006]然而，上述的啟動(dòng)方式存在兩個(gè)方面的制約，一是輕載效率/空載功耗，一是啟動(dòng)時(shí)間。現(xiàn)有技術(shù)中，一種不增加系統(tǒng)成本的解決辦法，是對(duì)此兩方面進(jìn)行折中考慮，在盡量提升輕載效率，降低空載功耗的同時(shí)，使啟動(dòng)時(shí)間滿(mǎn)足系統(tǒng)規(guī)格要求。如在圖1所示實(shí)施例中，由于系統(tǒng)輸入為市電高壓，因而不管系統(tǒng)工作于何種狀態(tài)，電阻101 —直都會(huì)存在很高的壓降，如果希望其上的功耗小一點(diǎn)，尤其是考慮輕載效率/空載功耗時(shí)，需要電阻101盡量大一點(diǎn)；但另一方面，啟動(dòng)時(shí)間也不能太長(zhǎng)，不過(guò)由于另有去耦電容102對(duì)啟動(dòng)維持時(shí)間上的限制，電容102的容值不能太小，那么電阻101阻值也不能過(guò)大。因此，系統(tǒng)在輕載效率/空載功耗和啟動(dòng)時(shí)間上的折中也就主要體現(xiàn)在電阻101選值上的折中，那么此時(shí)如何盡量提升電阻101的充電(上電啟動(dòng))效率，換句話說(shuō)，如何使控制/轉(zhuǎn)換器在上電啟動(dòng)階段(此階段控制/轉(zhuǎn)換器主要由上電清零和UVLO啟動(dòng)電路消耗電流，其他主體組件仍處在被該電路關(guān)斷的狀態(tài)，消耗電流近乎零)消耗最小的電流，始終是一個(gè)挑戰(zhàn)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型旨在提供一種上電清零和欠壓鎖定啟動(dòng)電路，以使與其連接的電子系統(tǒng)中控制/轉(zhuǎn)換器的主體組件在該控制/轉(zhuǎn)換器的電源電壓欠壓時(shí)清零，并維持啟動(dòng)前消耗極微弱的泄放電流。
[0008]本實(shí)用新型所述的一種上電清零和欠壓鎖定啟動(dòng)電路，其用于在電子系統(tǒng)的控制/轉(zhuǎn)換器內(nèi)控制該控制/轉(zhuǎn)換器的主體組件的關(guān)斷/清零狀態(tài)，所述電路包括:
[0009]分壓檢測(cè)模塊，其包括多個(gè)依次串聯(lián)在所述控制/轉(zhuǎn)換器的電源與地之間的相同的分壓組件；
[0010]自帶基準(zhǔn)比較器，其負(fù)輸入端與所述分壓檢測(cè)模塊連接，以接收該分壓檢測(cè)模塊分壓采樣的所述控制/轉(zhuǎn)換器的電源的電壓，其正輸入端接地，其輸出端通過(guò)一施密特觸發(fā)器向所述控制/轉(zhuǎn)換器的主體組件輸出一用于控制所述控制/轉(zhuǎn)換器的主體組件的關(guān)斷/清零狀態(tài)的低壓輸出邏輯信號(hào)；
[0011]所述施密特觸發(fā)器的輸出端還通過(guò)一連接在所述控制/轉(zhuǎn)換器的電源與地之間的低高壓轉(zhuǎn)換模塊向所述控制/轉(zhuǎn)換器的主體組件輸出一用于控制所述控制/轉(zhuǎn)換器的主體組件的關(guān)斷/清零狀態(tài)的高壓輸出邏輯信號(hào)；
[0012]低壓電源模塊，其連接在所述控制/轉(zhuǎn)換器的電源與地之間，并向所述自帶基準(zhǔn)比較器以及所述施密特觸發(fā)器輸出一低電源電壓；
[0013]低壓偏置電流源，其連接在所述低壓電源模塊與地之間，并向所述自帶基準(zhǔn)比較器輸出一低壓偏置電流；
[0014]高壓偏置電流源，其連接在所述控制/轉(zhuǎn)換器的電源與地之間，且與所述低壓電源模塊以及低壓偏置電流源連接，并輸出一高壓偏置電流；以及
[0015]與所述分壓檢測(cè)模塊連接以用于切換分壓比例的開(kāi)關(guān)管，其柵極接收所述高壓輸出邏輯信號(hào)。
[0016]在上述的上電清零和欠壓鎖定啟動(dòng)電路中，所述多個(gè)分壓組件為至少三個(gè)依次串聯(lián)的分壓PM0S管，其中，每個(gè)所述分壓PM0S管的源極與其襯底相連，其漏極與柵極相連至下一個(gè)與之連接的所述分壓PM0S管的源極及其襯底，且其中第一個(gè)所述分壓PM0S管的源極及其襯底連接至所述控制/轉(zhuǎn)換器的電源，最后一個(gè)所述分壓PM0S管的漏極及其柵極接地并連接至所述自帶基準(zhǔn)比較器的負(fù)輸入端；各個(gè)所述分壓PM0S管的寬度相同、長(zhǎng)度相同，且每個(gè)所述分壓PMOS管的寬度與長(zhǎng)度的比值小于等于1。
[0017]在上述的上電清零和欠壓鎖定啟動(dòng)電路中，所述分壓PM0S管的數(shù)量為12個(gè)。
[0018]在上述的上電清零和欠壓鎖定啟動(dòng)電路中，所述多個(gè)分壓組件為多個(gè)依次串聯(lián)的分壓電阻，且最后一個(gè)所述分壓電阻的一端連接至所述自帶基準(zhǔn)比較器的負(fù)輸入端，另一端接地。
[0019]在上述的上電清零和欠壓鎖定啟動(dòng)電路中，所述開(kāi)關(guān)管的源極與其襯底相連至所述控制/轉(zhuǎn)換器的電源，其漏極連接至任意一個(gè)所述分壓PM0S管的柵極。
[0020]在上述的上電清零和欠壓鎖定啟動(dòng)電路中，所述開(kāi)關(guān)管的源極與其襯底相連至所述控制/轉(zhuǎn)換器的電源，其漏極連接至任意兩個(gè)相連的分壓電阻之間。
[0021]在上述的上電清零和欠壓鎖定啟動(dòng)電路中，所述低壓電源模塊包括:
[0022]依次連接在所述控制/轉(zhuǎn)換器的電源與地之間的第一電阻、第一高壓NM0S管和齊納二極管；以及
[0023]依次連接在所述控制/轉(zhuǎn)換器的電源與地之間的第二高壓NM0S管和電容器；
[0024]其中，所述第一高壓NM0S管的漏極與其柵極相連至所述第一電阻的一端并相連至所述高壓偏置電流源，其源極與其襯底相連至所述齊納二極管的負(fù)極；所述第二高壓NM0S管的漏極連接至所述控制/轉(zhuǎn)換器的電源，其柵極連接至所述第一高壓NM0S管的柵極，其源極與其襯底相連至所述電容器的一端并相連至所述低壓偏置電流源，且所述第二高壓NM0S管的源極還輸出所述低電源電壓。
[0025]在上述的上電清零和欠壓鎖定啟動(dòng)電路中，所述低壓偏置電流源包括依次串聯(lián)在所述低壓電源模塊與地之間的第二電阻和第一低壓NM0S管，其中，所述第一低壓NM0S管的漏極與其柵極相連至所述第二電阻的一端并輸出所述低壓偏置電流，其源極與其襯底相連至地。
[0026]在上述的上電清零和欠壓鎖定啟動(dòng)電路中，所述高壓偏置電流源包括依次串聯(lián)在所述控制/轉(zhuǎn)換器的電源與地之間的第一高壓PM0S管、第三高壓NM0S管和第二低壓NM0S管，其中，所述第一高壓PM0S管的源極與其襯底相連至所述控制/轉(zhuǎn)換器的電源，其漏極與其柵極相連至所述第三高壓NM0S管的漏極并輸出所述高壓偏置電流；所述第三高壓NM0S管的柵極連接至所述低壓電源模塊，其源極與其襯底相連至所述第二低壓NM0S管的漏極；所述第二低壓NM0S管的柵極連接至所述低壓偏置電流源，其源極與其襯底相連至地。
[0027]在上述的上電清零和欠壓鎖定啟動(dòng)電路中，所述自帶基準(zhǔn)比較器包括:
[0028]依次串聯(lián)的第一低壓PM0S管、第一晶體管、第三電阻和第四電阻；
[0029]依次串聯(lián)的第二低壓PM0S管和第二晶體管；
[0030]依次串聯(lián)的第三低壓PM0S管和第三低壓NM0S管；以及
[0031]第一反相器；
[0032]其中，所述第一低壓PM0S管的源極與其襯底相連并接收所述分壓檢測(cè)模塊分壓采樣的所述控制/轉(zhuǎn)換器的電源的電壓，其柵極與其漏極相連至所述第一晶體管的集電極；所述第一晶體管的基極與所述第二晶體管的基極相連并接收所述自帶基準(zhǔn)比較器的內(nèi)部基準(zhǔn)電壓，其發(fā)射極依次通過(guò)所述第三電阻和第四電阻接地；所述第二低壓PM0S管的源極與其襯底相連并接收所述分壓檢測(cè)模塊分壓采樣的所述控制/轉(zhuǎn)換器的電源的電壓，其柵極與所述第一低壓PM0S管的柵極連接，其漏極連接至所述第二晶體管的集電極；所述第二晶體管的發(fā)射極連接至所述第三電阻和第四電阻之間；所述第三低壓PMOS管的源極與其襯底相連并接收所述分壓檢測(cè)模塊分壓采樣的所述控制/轉(zhuǎn)換器的電源的電壓，其柵極與所述第一低壓PMOS管的柵極連接；所述第三低壓NMOS管的源極與其襯底相連至所述第三低壓PMOS管的漏極，其